鋁電解工藝發(fā)展分析

韓玉忠，黃金貴

（青海百河鋁業(yè)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810001）

1 我國鋁電解技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國從事電解鋁生產(chǎn)的企業(yè)，無論在企業(yè)數(shù)量還是在產(chǎn)量方面超過了全球電解鋁生產(chǎn)企業(yè)之和。但是，由于我國人口眾多，人均產(chǎn)量規(guī)模卻達(dá)不到世界平均規(guī)模的1/2。從生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用方面來看，除了少數(shù)的企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)較為先進以外，大部分企業(yè)的的技術(shù)應(yīng)用比較落后，甚至還有近1/3的企業(yè)還停留在“小作坊式”的生產(chǎn)技術(shù)，導(dǎo)致技術(shù)保準(zhǔn)低，高消耗、高成本、高污染等現(xiàn)象。雖然部分企業(yè)進行了技術(shù)改造的努力，但是改造的效果還是與國家和行業(yè)提出的要求不符[1]。

我國的電解鋁生產(chǎn)技術(shù)是從上世紀(jì)70年代開始發(fā)展歷程的，初步從引入國外的技術(shù)，經(jīng)過近二十年理論技術(shù)研究，到上世紀(jì)90年代能夠擁有自己獨立的生產(chǎn)技術(shù)和理論創(chuàng)新。其中，我國成功研發(fā)的大型電解槽技術(shù)，從根本上改變了我國電解鋁生產(chǎn)技術(shù)對外國技術(shù)的依賴[2]。但是，由于我國電解鋁生產(chǎn)企業(yè)在數(shù)量、規(guī)模、資金、技術(shù)等方面參差不齊，造成企業(yè)全面進行升級改造存在一定的困難，因此，那些生產(chǎn)技術(shù)管理落后的企業(yè)，嚴(yán)重制約著我國電解鋁生產(chǎn)的進一步發(fā)展。

2 鋁電解工藝發(fā)展過程中存在的問題

（1）電流效率與國際先進水平存有差距。由于我國獨立進行電解鋁生產(chǎn)技術(shù)的研究時間不長，且相關(guān)技術(shù)條件、經(jīng)驗尚顯缺乏，導(dǎo)致探索期間走了些彎路，再加上相關(guān)科研人員的對特大型鋁電解槽技術(shù)的研究攻關(guān)程度不夠，導(dǎo)致該技術(shù)在鋁電解生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用效果不理想，生產(chǎn)流程及產(chǎn)品的部分指標(biāo)不符合國際先進行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，例如，在電流效率相比先進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要低2-3個百分點，生產(chǎn)過程中所消耗的能源、能量過多，這些生產(chǎn)方法和工藝應(yīng)用的缺陷，迫切需要深入學(xué)習(xí)國際一流的生產(chǎn)技術(shù)，在生產(chǎn)實際和科研中去不斷的完善改進[3]。

（2）生活用電隱患不容忽視。我國是能源產(chǎn)量大國，也是能源消費大國。地大物博的天然資源優(yōu)勢環(huán)境下存在許多的可再生資源種類。但是由于我國的人口數(shù)量過于龐大，導(dǎo)致人均水平的資源量過低，尤其是在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的今天，工業(yè)生產(chǎn)類行業(yè)對資源的需求更加強烈，客觀上造成能源消耗總量的不斷增加，能源供應(yīng)緊張的現(xiàn)狀。這種現(xiàn)狀產(chǎn)生的鏈接反應(yīng)也對電力供應(yīng)造成緊張之勢，導(dǎo)致電價的上漲。再者，由于鋁電解生產(chǎn)工藝對用電穩(wěn)定性具有比較特殊的要求，而我國大部分鋁電解生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)備工藝比較落后，導(dǎo)致對鋁電解的生產(chǎn)過程中用電造成安全隱患。這也是一直困擾著鋁電解生產(chǎn)工藝改進的技術(shù)“瓶頸”。

（3）先進生產(chǎn)技術(shù)的融合度不高。從目前鋁電解生產(chǎn)企業(yè)對新技術(shù)的應(yīng)用情況來看，效果不是很理想。特別是在生產(chǎn)的核心環(huán)節(jié)中涉及的陰極破損原理和規(guī)律的掌握不夠成熟，如何延長電解槽的使用壽命的問題解決效果不好，導(dǎo)致電解槽無法按照規(guī)定的使用期限正常生產(chǎn)，設(shè)備損壞率極高。此外，在焙燒工藝環(huán)節(jié)中，電流分布不均勻的現(xiàn)象發(fā)生較為普遍，而且在實施焙燒工藝的啟動階段對能源的消耗極大，導(dǎo)致運行過程中對電解槽的物理場產(chǎn)生不穩(wěn)定的影響，難以對熱平衡進行合理的控制，并且電解槽電阻極具敏感性，容易收到外部因素的干擾，電解槽在以上因素的作用下，產(chǎn)生的慣性和陽極效應(yīng)不易控制。因此，一旦出現(xiàn)不穩(wěn)定因素，就會對恢復(fù)正常的生產(chǎn)秩序造成困難和影響。

3 鋁電解工藝發(fā)展優(yōu)化路徑

（1）改進供電系統(tǒng)，提高供電技術(shù)。在鋁電解的生產(chǎn)方法和工藝流程中，直流電流供應(yīng)和相關(guān)設(shè)備運行的的安全穩(wěn)定是保證鋁電解正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)。如果供電系統(tǒng)的運行出現(xiàn)了隱患和故障，就會對鋁電解生產(chǎn)造成嚴(yán)重不良的影響，對企業(yè)造成較大的效益損失。目前供電系統(tǒng)面臨的技術(shù)難題是對瞬時間恒定電流的供給難以控制在穩(wěn)定范圍。針對此難題，應(yīng)該引進并應(yīng)用智能控制技術(shù)來有效緩解供電的恒定電流穩(wěn)定性。安排專人利用浮動門技術(shù)等方式負(fù)責(zé)做好恒定電流的監(jiān)控，這樣能夠有效減少電流波動現(xiàn)象的發(fā)生。

而且還可以大幅度提高供電的整流效率和質(zhì)量，從而滿足鋁電解生產(chǎn)對供電穩(wěn)定性的要求。此外，由于我國鋁電解生產(chǎn)的企業(yè)，尤其是中小企業(yè)，供電的條件環(huán)境依然比較落后，因此，應(yīng)將供電設(shè)備的升級改造作為長期工作規(guī)劃盡快予以解決。

（2）降低能源消耗，減少環(huán)境污染。對于鋁電解在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢料，一般都會延期對其排放，而鋁企業(yè)要想實現(xiàn)穩(wěn)定長遠(yuǎn)的經(jīng)營規(guī)劃，就必須重視并解決好企業(yè)生產(chǎn)污染的問題。目前，我國大部分鋁電解生產(chǎn)企業(yè)都在環(huán)保問題上進行了積極的探索和整改，例如，凈化系統(tǒng)的配備使用，減少了廢氣排放量等，這種積極的因素促進了電解鋁生產(chǎn)對環(huán)境污染程度的有效改善，與此同時，也使企業(yè)的生產(chǎn)成本得到了明顯的降低，節(jié)能增效工作取得了一定的成績。

十八大以來，綠色環(huán)保已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的硬性任務(wù)指標(biāo)，尤其是“供測給”經(jīng)濟改革實施以來，為了使鋁行業(yè)的生產(chǎn)條件符合環(huán)保要求和滿足市場鋁需求，對鋁生產(chǎn)行業(yè)升級改造是極為必要的。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計顯示，我國的電解鋁消費量和市場需求會繼續(xù)擴大，鋁市場的發(fā)展前景比較樂觀，而我國鋁電解企業(yè)的生產(chǎn)方法和工藝存在的缺陷和不足，難以在保證環(huán)保的前提下難以保證足夠的產(chǎn)量。這種看似矛盾的問題，只要找準(zhǔn)正確的突破口，就能夠得到合理的解決。而這個突破就是:以此次經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整為契機，對生產(chǎn)工藝落后的技術(shù)、設(shè)備進行逐步的淘汰，以技術(shù)創(chuàng)新為抓手，緊緊圍繞節(jié)能降耗、提質(zhì)增效經(jīng)營目標(biāo)，加大對新設(shè)備、新技術(shù)的投入應(yīng)用力度，從而實現(xiàn)質(zhì)量、產(chǎn)量、環(huán)保等效益的豐收，帶動鋁電解生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)全面的轉(zhuǎn)型。在此過程中，企業(yè)要積極落實國家政策，樹立可持續(xù)發(fā)展觀，認(rèn)真在技術(shù)創(chuàng)新上下功夫，相信通過以上方法的落實與努力，我國的鋁電解企業(yè)在生產(chǎn)技術(shù)、發(fā)展規(guī)模、市場效應(yīng)等方面，肯定會有質(zhì)的飛躍和提高，我國的鋁工業(yè)產(chǎn)生加工水平也會邁入世界領(lǐng)先的步伐。

（3）融入先進技術(shù)，延長使用壽命。電解槽的使用壽命問題作為困擾鋁電解生產(chǎn)的技術(shù)瓶頸，迫切需要有效解決。目前，國內(nèi)及世界大部分企業(yè)的電解槽技術(shù)已向大容量小體積、低成本、高頻低阻抗、穩(wěn)定性強等方向發(fā)展。應(yīng)準(zhǔn)確把握技術(shù)發(fā)展趨勢，從電解槽的最佳運轉(zhuǎn)效率和最佳壽命兩種因素下功夫，探索建立特大型鋁電解槽多物理場的綜合模擬與優(yōu)化系統(tǒng)，依據(jù)該系統(tǒng)強大的優(yōu)化、整合功能，能夠?qū)﹄娊獠鄣牟牧舷摹①Y源配置等進行實時的分析監(jiān)控，從而使電解槽的性能、壽命達(dá)到最佳狀態(tài)，也為新技術(shù)新材料的研發(fā)提供有力的支持環(huán)境。

4 結(jié)語

綜上所述，面對嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，鋁電解企業(yè)應(yīng)當(dāng)順勢而為，積極正視和探索鋁電解在生產(chǎn)工藝技術(shù)等方面存在的不足核問題，在技術(shù)、設(shè)備方面進行大力的引入和創(chuàng)新，不斷改進生產(chǎn)方法和工藝流程，這樣才能使企業(yè)發(fā)展符合國家經(jīng)濟發(fā)展和市場的要求，從而促進鋁電解生產(chǎn)企業(yè)實現(xiàn)又快又好的發(fā)展。